内燃机特性

第十二章 内燃机特性
内燃机的各种性能指标（Ne 、g e 、Me 、G ）随工况（n 、负荷）不同而变化的关系，称为内燃机的特性。

目的：根据其特性合理调整，配套，使用内燃机；客观、准确地评价内燃机的动力性和经济性；了解特性曲线的变化规律及其影响因素，寻求改善发动机性能的途径。

特性：负荷特性、速度特性、调速特性、万有特性，燃料调节特性、供油点火提前角调整特性等。

曲线：将各种指标，随工况变化的关系，用曲线在直角坐标系中表示出来，叫内燃机的特性曲线。

第一节 速度特性
当油门固定不变时，内燃机各性能指标，随n 变化而变化的关系，称为速度特性。

目的：研究n 与各指标的变化规律；找出Nemax 、Memax 、g emax 所对应的转速，确定常用转度范围；为调整调速器提供依据。

将油门固定在标定功率位置时，测得的特性，称为外特性或全负荷特性。

外特性确定内燃机的最大功率。

将油门在标定功率以内的任何位置所测得的特性称为部分特性。

部分特性确定车用发动机的经济转速范围。

P 192图12－3
n min ：怠速下的最低稳定转速，称为最低空转转速。

n min ：满负荷下的最低稳定转速。

n Me ：最大扭矩转速。

n ge ：最低燃油消耗转速。

n en ：标定转速。

n r ：调速器起作用转速。

n rmax ：最高空转速。

车用机的稳定范围是：n Me---- n en
中速g e 最低，低速和高速g e 高。

一 汽油机速度特性
1 汽油机的外特性
制作：将油门置于最大位置。

不断增大负荷至满负荷。

测取8－10个点，同时记录，g e 、n 、 Ne 。

Me 曲线：∵e h
kp Pe iV Me =⨯=τ3.318，m i CH c Pe ηα
ηη= 式中：C-常数，充气系数-CH η，指示热效率-i η，
空气过量系数-α，机械效率-m η
最初随着↓↑↑m n ηη,,CH
当以↑CH η为主时，↑Me ，随↑↑CH n η,速度减慢，↓m η加快。

当两作用相等时，Me 最大。

当↑n 到一定，↓↓↓Me m CH ,,ηη
Ne 曲线：∵n Me C Ne **=
当↑n 起主导作用时，↑Ne 。

随↓Me 的加快；↑Ne 减慢，当↓Me 与↑n 作用相等，Ne 最大。

e g 曲线：∵ 310⨯=Ne
G g e 最初↑Ne 快，↓e g 。

随负荷↑G ↑Ne ↑。

当两者作用相等时，e g 最小。

随后Ne ↑减慢，g e 开始↑。

2 汽油机的部分速度特性
由图可见，随↓n 最大Ne 内移，Me ↑。

故光数负荷能力上升。

但注意：不同工油点，Memax 和Nemax 的数值不同。

二柴油机的速度特性
1柴油机的外特性
Me 随n 的变化，决定于Δg,i n ,m η.
随n ↑,∵泵油速度特性，Δg ↑;涡流增强，燃烧好↑i η慢。

但↑n ,摩擦损失↓↑m η,故Me 变化较小。

Ne ：n Me C Ne **=起初Me,↑n ,↑Ne 。

当Me 开始↓，↑Ne 减慢。

当Me ↓与↑n 作用相等时，Ne 最大。

g e 起初↑Ne 快，g e ↓
当↑↑G 与Ne 作用相等时，g e 最小，后↑Ne 减慢，↑e g 。

2 柴油机部分速度特性
可见：随Δg ↑↓↓↓e g Ne ,Memax max ,和;
n 变化范围较大时，Me 变化较小。

满负荷下g e 最低。

第二节 负荷特性
内燃机的转速保持不变，各性能指标随负荷变化而变化的关系，称为负荷特性。

目的：确定内燃机各种负荷的经济性，从而标定其功率和油耗。

制作：在改变负荷的同时，改变供油量（油门大小），使转速保持不变。

测8－10点，记录 n ,Ne,g e
一 柴油机的负荷特性
∵ 怠速Ne ＝0 =e g ∝
随负荷增加，Δg ↑,↑m η,↑Ne ,↓e g
在1点min e g ，再增加负荷Δg ↑，1〈α，燃烧恶化↑↓e i g ,η。

2点，排气冒烟，再Δg ↑，冒烟严重，3点出现最大功率。

1点为经济功率，2点为冒烟功率点，3点为极限功率点。

二 汽油机负荷特性
g e : 随负荷增加，节气门开大，↓↑e g Ne ,。

当80－90％负荷g emin 。

接近满负荷时。

因加浓↑↑〈G g e ,,1α。

小负荷下g e 高，
选车时，在动力满足的情况下，应选小马力发动机，使其在80－90％负荷下工作经济，即小马拉小车，比大马拉小车经济。

结论：
1，内燃机在满负荷下工作，比部分负荷工作经济。

2 柴油机因质调节，曲线变化大，e g α慢，范围广，经济性好。

柴油机因量调节，近满负荷加浓曲线变化快，范围小，经济性差。

汽油机比柴油机多20－30％，∴车用柴油机经济性好。

3 汽油机部分负荷的经济范围小，↑e g 快，而车用发动机常在部分负荷较大的范围内工作，为提高负荷程度，用加拖车，高档行驶和滑行、节油。

第三节 万有特性（综合特性或参数特性）
以n 为横坐标，以Pe 为纵坐标，以g e 、Ne 为参数在坐标系中所画出的特性曲线，为万有特性。

有万有特性曲线可知，全面观察各工况下的指标变化，选择有利工况范围。

P199图2－12－17为奥迪5缸万有特性。

可见：bar Pe g g e 5.13max ,198min ==低于250克油耗的范围广，在1000－4000r/min ；Pemax 在2250 r/min 时为13.5bar 。

第四节 调速特性
在调速器作用下，柴油机各性能指标，随转速或负荷变化而变化的关系，称为调速特性。

目的：了解发动机在调速器作用下各性能指标之间关系，变化规律及调速器和校u
m i u e e H H Ne G g ηηη663106.3106.310⨯=⨯=⨯=
正器的工作质量。

制作：将调速器手柄置于最大供油位置，从最高空转开始，逐渐增大负荷，测8－10点。

同时测取ge,n,Ne。

调速器特性曲线可分为两端：
Ⅰ段是AB段，是在调速器作用下测取的，为调速器工作段，∵n变化较小，可粗略地看作为一段特殊的负荷特性。

Ⅱ段是BC段，是超负荷时负荷油门不动，调速器不起作用测取的，为一段特殊的外特性曲线。

（校正时起作用有时油量变化）。

∴调速器特性，可以看作一段特殊的负荷特性和一段特殊的速度特性的组合，可间接分析负荷特性和速度特性。

第五节：内燃机功率的标定
柴油机的功率标定有四级
15分钟功率，1小时功率，12小时功率，持续功率
15分钟功率：允许在最大功率下，连续运转15分钟，如车用在1点。

1小时功率：允许在最大功率下，连续运转1小时，如船用，履带车4－1点。

12小时功率：允许在最大功率下，连续运转12小时，如拖拉机，切点功率4点。

持续功率：允许在最大功率下，连续运转，如船用，固定式发动机在A点。